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京林动态 | 以“智能化日光温室”助推设施农业转型升级
发表于 2022-06-01 16:18
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我国设施农业中日光温室是其不可或缺的重要标志，也是未来农业发展的主要方向，其具有单位面积产出高、产品品质可控、不受季节约束的优势，在保供给、促增收方面发挥重要作用。但是当前日光温室普遍存在土地利用率不高、土壤耕作层破坏、集热保温效果差、绿色建筑应用少、智能化水平低等问题。同时，基于区域特色的差异化日光温室工程集成技术品类虽有相关企业机构研究，但在研究层面与生产层面的联系不紧密。
京林园林集团旗下的北京蔬艺园农业科技有限公司以新型组装式日光温室为核心，配备数字化管理和智能化技术，致力打造设施农业全产业链，培育零农残、品质优、口感佳的设施作物。目前，已在北京市海淀上庄镇、房山良乡镇、廊坊市香河县建有智能化日光温室，以期助力设施农业转型升级，实现乡村振兴。
新型组装式日光温室生产系统
新型组装式日光温室骨架以柔性钢结构为主体，施工全过程不产生砖瓦等建筑垃圾。相对市场上普通的日光温室具备结构强度高、保温性能优、建造速度快、使用寿命长、生产效益高等优势。其主要具备防风系统、保温系统、升温系统、降温系统、通风系统、智能化水肥系统等，可充分满足设施作物冬季正常生长。具体如下：
（1）防风系统：对于轻质保温被，防风是保证温室前屋面活动保温被安全覆盖的一项基本要求。我国北方冬季大部分地区以西北风为主导，保温被覆盖后可能会被风从温室屋面“吸起”。若修护不及时，遇极端天气，很可能造成设施农作物秧苗受冻，甚至绝产，影响收成。而防止屋面保温被被“吸起”的措施一般采用压被绳，但锁紧和放松压被绳需要人工作业，无法实现卷帘机的自动控制，且对于组装结构日光温室，实际上在屋脊、后屋面或后墙上固定压被绳也比较困难。故本日光温室彻底摒弃了传统的压被绳固被的做法，在温室左右两侧各增加一道防风护板，减少山墙侧风进入保温被与塑料薄膜的间层，进而避免将棉被“吸起”。
防风护板
（2）保温系统：主要由固定保温和活动保温两部分组成。其保温被均采用了用改性橡塑板为保温芯材、抗老化PE膜为保护面层的轻质全闭孔发泡自防水保温被，具有保温性能优、寿命长、抗老化、阻燃性能高等优势。①固定保温：除采光前屋面外，其他所有的外围护面，包括温室后屋面、后墙、山墙以及门斗屋面和围护墙，都是柔性保温被固定覆盖，其中温室墙面和后屋面选用的固定保温被厚度为6厘米，门斗由于保温要求不高，保温层厚度选用3厘米。②活动保温：用于温室夜间覆盖保温，白天卷起温室采光的保温材料。同时，为保证卷帘机的安全运行及保温被的严密密封，附加了卷帘机防过卷挡杆、触碰式限位器、山墙防风挡板及保温被活动边固定密封带，有效的保证了温室活动保温被的安全运行和温室的保温性能。
固定保温被
活动保温被
（3）升温系统：主要由水循环后墙储放热系统、空气循环地中土壤储放热系统组成。
①水循环后墙储放热系统：由供水主管、水分配管、水袋、回水支管、集水槽及补水和给水水泵等组成。使用时，在早晨卷起保温被后，水泵不启动，水袋表面产生的热量可迅速释放到室内，提升室内气温，当室温达到一定设定值后水泵才会自动启动，进行热交换。当夜间室内气温低于设定的警戒值时，水泵自动启动，保温水槽内的温水再次流经挂水袋，向室内散热。
水循环后墙储放热系统
②空气循环地中土壤储放热系统：由循环风机、风机主管、分配管、换热管和出风管等组成。使用时，动力风机安装在温室垂直高度的中上部位置，该位置白天温度较高，风机抽取该部分的高温空气，通过直立的风机主管将其导入埋在地中的分配管，将经过与地面土壤换热降温、除湿的干冷空气重新释放到温室中。夜间当室内空气温度降低到低于换热管位置土壤温度3℃以下时，开启风机运行，空气沿白天相同的路径流动，吸收地面土壤中的热量，将循环空气升温并最终输送到温室，从而实现从地面土壤中取热，提升温室内空气温度的目的。
空气循环地中土壤储放热系统
（4）降温系统：利用高压雾化主机将经过精密过滤处理的水，输送到造雾专用高压不锈钢管网，最后到达造雾专用喷头，喷出水雾。微细雾滴表面的水分子迅速蒸发，雾滴迅速汽化，变成水蒸汽，同时吸收热量，从而降低温度、提高空气湿度。
高压雾化系统
（5）通风系统：采用传统的屋脊通风和前屋面底脚通风相结合的通风方式，通风口的启闭采用电动卷膜器卷膜通风，可实现自动控制。同时，在屋脊通风口塑料薄膜下设置了防兜水的支撑钢丝网，通风口处均安装了相应的防虫网。并在屋脊通风口卷膜轴行程范围内的防风挡上开设了一个狭长孔口，保证了温室上下通风口启闭顺畅。
通风系统
（6）智能化水肥系统：该系统主要日光温室专用水肥一体机组成。可实现定时施肥、快速精准控制（2min以内达到稳定EC值）；精准配肥、高效施肥，最大程度提高肥料利用率，节水节肥，均匀、定时、定量浸润作物根系发育生长区域，使主要根系土壤始终保持疏松和适宜的含水量。
水肥一体化系统
温室生产运营全程数字化管理
该系统是由北京华农农业工程技术有限公司与北京蔬艺园农业科技有限公司联合开发的一款软件。能够有效帮助温室管理者进行全程数字化生产运营管理，通过线上管理和线下操作相结合，实时查看温室内的温度、湿度、二氧化碳浓度等环境因子及温室外的气象因子，及时帮助管理者调控棉被、风口，进而调控温室内温湿度；同时，借助管理系统进行劳动力管理、农事管理、生产资料管理和产品管理等工作，有效记录生产数据并保证数据安全，实现生产过程标准化及持续优化的生产工艺流程，提高团队管理水平和工作效率，有效控制和降低生产和管理成本。使用该系统进行生产运营管理后，预计第三年可降低劳动力成本20%以上。
温室生产管理软件
同时，蔬艺园利用AGV牵引运输小车及轨道式小车，自主导航，远程操控，实现生产资料和产品运输机械化、自动化，减少生产过程中运输环节的劳动力需求，节省人力成本。还可在大型植物工厂、连栋温室进行使用，提高功效，减少额外人工成本，快速满足客户需求。
AGV牵引式运输车
绿色防治技术保障食品零农残
采用物理防治和生物防治等绿色防治技术，既能有效杀害病菌和害虫，又能达到保护环境无污染的目的。目前温室采用了语音风淋室、温室果蔬病害臭氧物理防治技术、高效智能捕虫器和生物天敌防治。①语音风淋室，可吹拂进入温室的管理人员、采摘游览人员身上携带的灰尘及虫卵，降低植物病虫害的人为传播；②温室果蔬病害臭氧物理防治用臭氧代替农药，准确把控臭氧总量和浓度，有效杀灭细菌真菌，且不伤害农作物，可达到均匀分布、快速扩散、精准定量的目的；③高效智能捕虫器可代替农药杀虫，通过光诱、性诱、色诱、味诱、食诱、声诱等方式捕杀害虫，其光谱覆盖率比普通光源更广，诱虫效果高出市场上同类产品的5-10倍，具有高效、环保、安全的优点；④生物天敌防治针对设施作物中的重点害虫（蚜虫、粉虱、叶螨、蓟马），例如：丽蚜小蜂防治粉虱的效果可达80%以上。
高效智能捕虫器
温室果蔬病害臭氧物理防治系统
生物防治应用
综合而言，由京林园林蔬艺园公司研发的新型组装式日光温室可满足喜温果菜安全越冬的生产条件；采用先进的系统，可产出零农残、口感佳、品质优的农产品；可优化管理方式，提高工人工作效率，掌控人工、水电、物料等成本以及设施作物的产量收入情况。
未来，京林园林将继续加强创新研发和资源整合能力，进一步提升优化项目质量，发展智慧农业，促进设施农业向标准化、机械化、智能化方向发展，为农业科技进步和转型升级做出更大贡献。
